(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上に形成された圧電膜が製造プロセス中の損傷あるいは汚染などから十分保護され得る、ＭＥＭＳ素子用圧電膜構造を製造するための方法および装置を提供する。【解決手段】基板１１０を用意するステップと、該基板の両面に酸化ケイ素膜１１２を形成した後、フォトリソグラフィ法により裏面の酸化ケイ素膜に開口１１４を設けるステップと、基板裏面をエッチングして微細構造を有する凹部１１０ｅを形成するステップと、この基板を凹部１１０ｅを下にして基板ホルダー２００に搭載し回転しながら先駆物質溶液を前記基板前面１１０ｂに滴下し、薄膜層を表面に形成するステップとからなる。【選択図】図１
2005046996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細加工素子の膜構造を製造する方法であって、
基板を用意するステップと、
前記基板の裏面に微細構造を形成するステップと、
前記微細構造を形成した後に、前記基板の前面上に薄膜層を形成するために、前記基板を回転させつつ先駆物質溶液を前記前面に滴下するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記微細構造とベースプレートとの間に間隔を形成するように、前記基板の周辺部分を前記ベースプレート上に設置するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板の前記周辺部分を前記ベースプレートから突設した隆条部の上に設置することにより、前記微細構造と前記ベースプレートとの間に間隔を形成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記微細構造を前記先駆物質溶液から隔離するため、前記基盤の前記周辺部分を前記ベースプレート上で前記隆状部によって封止するステップをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記先駆物質溶液が前記微細構造と接触することを防止するために、前記基板の前記周辺部分を囲むように高圧区域を形成するステップをさらに含む請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記薄膜層を形成する前に、前記基板の前記前面に中間層および第１の電極層を形成するステップをさらに含む請求項１から４のいずれか１項に記載の方法
【請求項７】
前記薄膜層の形成後、焼きなましにより前記薄膜層を結晶化させるステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記薄膜層の結晶化後、前記薄膜層上に第２の電極層を形成するステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
片持ち梁構造の微細加工素子を形成するために、前記基板、前記中間層、前記第１の電極層、前記薄膜層および前記第２の電極層を貫通エッチングするステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ブリッジ構造の微細加工素子を形成するために、前記基板、前記中間層、前記第１の電極層、前記薄膜層および前記第２の電極層を貫通エッチングするステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記微細加工素子は圧電ベースのＭＥＭＳ素子であり、前記薄膜層は圧電膜を備える請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
前記基板を用意するステップは、裏面、前面および周辺部分をそれぞれ有する第１の基板および第２の基板を用意するステップをさらに含み、
前記基板の裏面に微細構造を形成するステップは、前記第１および前記第２の基板の前記裏面に微細構造を形成するステップをさらに含み、
前記方法はさらに、
前記第１の基盤と前記第２の基板とを前記裏面を互いに向かい合わせて接合するステップを含み、
回転のために前記基板を支持するステップは、前記接合された前記第１および前記第２の基板を回転のために支持するステップをさらに含み、
前記前駆物質溶液を滴下して前記基板を回転させるステップは、前記第１の基板の前記前面に第１の前駆物質溶液を滴下するステップと、前記接合された基板を回転して前記第１の基板の前記前面に第１の薄膜層を形成するステップと、前記第２の基板の前記前面に第２の前駆物質溶液を滴下するステップと、前記接合された基板を回転して前記第２の基板の前記前面に第２の薄膜層を形成するステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の基板とベースプレートとの間に間隔を形成すると共に前記第２の基板の前記前面上への先駆物質溶液滴下を行なうべく前記第２の基板の前記前面を露出するために、前記接合された前記第１および前記第２の基板を支持するステップは、前記第１の基板の前記周辺部分をベースプレート上に設置するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の基板と前記ベースプレートとの間に間隔を形成すると共に前記第１の基板の前記前面上への先駆物質溶液滴下を行なうべく前記第１の基板の前記前面を露出するために、前記第２の基板の前記前面上での前記薄膜形成後、前記第２の基板の周辺部分を前記ベースプレート上に設置するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
基板と、基板の第１の面に形成された微細構造と、基板の第２の面に形成された薄膜層とを備える微細加工素子であって、請求項１に記載の方法に従って形成される素子。
【請求項１６】
溶液スピン堆積法の間、基板の微細構造を保護するための基板支持体であって、
頂面を有する回転可能なベースプレートと、
前記ベースプレートに連結され、前記基盤を受け止めると共に前記微細構造を前記ベースプレートから隔てる接触境界面を形成する座部と、
前記基板を前記ベースプレートに固定するため前記にベースプレートに連結された保持部材とを含む基板支持体。
【請求項１７】
前記基板の裏面上の前記微細構造との接触を防止するために、前記基板および前記ベースプレートは、前記ベースプレートの回転の間高圧区域を生成する空隙を、前記接触境界面を囲むように形成する請求項１６に記載の基板支持体。
【請求項１８】
前記ベースプレートは、前記高圧区域からの空力移行を提供するために、前記空隙から外方かつ下方に延びる円錐形側壁をさらに含む請求項１７に記載の基板支持体。
【請求項１９】
前記座部は、基板に接触するために、前記ベースプレートの周辺部分から突出した肩部を備える請求項１６から１８のいずれか１項に記載の基板支持体。
【請求項２０】
前記座部は、前記基板に接触するために、前記基板と前記ベースプレートの前記周辺部分との間に配置されたスペーサーを備える請求項１６から１８のいずれか１項に記載の基板支持体。
【請求項２１】
ＭＥＭＳ素子であって、
第１の面と、第１の面と反対側の第２の面と、第１の面と第２の面との間に形成された空隙とを備える基板と、
前記基板の前記第１の面に形成された第１の圧電薄膜構造と、
前記基板の前記第２の面に形成された第２の圧電薄膜構造とを有するＭＥＭＳ素子。
【請求項２２】
前記第１および前記第２の圧電薄膜構造は独立して制御可能な請求項２１に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項２３】
前記基板は、シリコンウェーハ基板である請求項２１または請求項２２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項２４】
前記シリコンウェーハ基板は、前記第１および前記第２の圧電薄膜構造を形成するための温度よりも高い温度で接合された２つの部材で形成される請求項２３に記載のＭＥＭＳ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細加工素子を製造するための方法および装置に関する。特に、本発明は、微小電気機械システム素子用の圧電ベースの微細構造を製造するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電材料は、マイクロセンサ、マイクロアクチュエータ、マイクロポンプ、圧電式インクジェット印刷ヘッド等のような各種の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）素子の用途向けに大きな可能性を有している。これらのＭＥＭＳ素子の多くにおいて、圧電薄膜のような圧電材料が基板の一方の面に形成され、複数の凹部を含む微細構造が基板の反対面に形成される。
【０００３】
圧電薄膜を形成する当技術分野において多くの方法が用いられているが、その中で、溶液スピンコーティングプロセスは、複合酸化物組成物および圧電ポリマーで無機圧電膜を調製するために広く用いられている。複合酸化物組成物を有する無機圧電膜は、他の報告されている薄膜に比して最良の圧電能を有している。ゾル−ゲルおよび金属有機分解（ＭＯＤ）のような複数の熱処理が続く複数の溶液スピンコーティングを含む溶液スピンコーティングプロセスには、高性能な圧電複合酸化被膜を得る際の精密な組成制御および低コストという大きな利点がある。
【０００４】
溶液スピンコーティングプロセスによる圧電ＭＥＭＳ素子の従来の製造方法において、最初に圧電薄膜が基板の一面に成膜され、次に、所望の微細構造が基板の反対面に、ウェットエッチングプロセスのようなエッチングプロセスによって形成される。エッチングプロセスの前に、基盤上に形成された圧電膜は、腐食性の高いエッチング溶液が圧電膜に接触してこれを損なうことがないように、一時的に保護される必要がある。
【０００５】
エッチングプロセスでのＭＥＭＳ素子製造の間に圧電膜を保護する当技術分野には、通常２つの方法がある。１つの方法は、エッチングプロセスに先立って、感光性ポリイミド、ワックス等のような保護材料の厚いコーティングを圧電膜上に形成することである。もう１つの方法は、エッチングプロセスに先立って、圧電膜を覆う保護ジグを使用することによる機械的保護のタイプである。
【０００６】
２つの方法双方に欠点がある。第１の方法においては、圧電膜上でコーティングが緊密に被包されないと、エッチング剤はコーティング内に漏入し、それゆえ圧電膜を損傷および／または汚染することがある。加えて、コーティングは一時的な保護の目的で形成されるので、エッチングプロセス後、コーティングは除去される必要があり、従って、コーティングは、時間、材料および労力を費やし、それゆえ製造コストが高い。さらに、コーティングの除去は汚染を引き起こして圧電膜を損傷することがある。第２の方法においては、保護ジグも、保護ジグのいずれかの不完全な密閉に起因する潜在的な漏洩問題に遭遇することがある。加えて、保護ジグは圧電膜または基板に機械的に取り付ける必要があるので、機械的取り付けにより引き起こされた応力が基板を損なうことがある。さらに、このプロセスの生産性は非常に低い。
【０００７】
従って、基板上に形成された圧電膜が製造プロセス中の損傷および／または汚染から十分に保護されうる、ＭＥＭＳ素子用圧電膜構造を製造するための方法および装置を提供することが必要である。一方、微細加工圧電素子製造の歩留まりおよび生産性を向上させることも必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面によれば、微細加工素子の膜構造の製造方法が提供され、この方法は、裏面、この裏面と反対側の前面および周辺部分を有する基板を用意するステップを含む。所望の微細構造が基板の裏面に形成される。先駆物質溶液が基板の前面上に滴下され、先駆物質溶液により基盤上に薄膜層が形成されるように基板が回転される。
【０００９】
好ましくは、微細構造がベースプレートに接触しないままにしておくために、基板を周辺部分によってベースプレート上に設置し、微細構造とベースプレートとの間に間隔が形成されるようにする。
【００１０】
好ましくは、この方法は、微細構造をベースプレートから持ち上げるために、ベースプレートから突出させた隆条部上に基板の周辺部分を設置するステップをさらに含む。
【００１１】
１つの実施の形態においては、この方法は、微細構造を先駆物質溶液から隔離するために、基板の周辺部分をベースプレート上で隆条部を介して封止するステップをさらに含む。
【００１２】
好ましくは、先駆物質溶液が微細構造と接触することをさらに防止するために、高圧区域が基板の周辺部分を囲むように基板の回転時に形成される。
【００１３】
１つの実施の形態においては、この方法は、２つの基板の裏面に微細構造をそれぞれ形成するステップをさらに含む。これらの２つの基板は次に、裏面が互いに向かい合うように接合される。その後、接合された２つの基板は回転するように支持されると共に、最初に一方の基板の前面を先駆物質溶液が滴下されるように露出し、その上に薄膜層が形成されるようにする。その後、もう一方の基板の前面を先駆物質溶液が滴下されるように露出し、表面に薄膜層が形成されるようにする。従って、接合基板、接合基板内部に形成された微細構造および外面に形成された２つの薄膜層を有する両面微細加工素子が形成される。
【００１４】
本発明の第２の側面によれば、裏面に形成された微細構造を溶液スピン堆積法（Solution Spin Deposition）の間保護するための基板支持体が提供される。基板支持体は、頂面を有する回転可能なベースプレートを備えており、ベースプレート上に基板を受け止める接触境界面を形成する座部がベースプレートに連結されている。接触境界面は、微細構造をベースプレートから離す。基板支持体は、ベースプレートに連結された保持部材も備えており、その結果、基板をベースプレートによって回転できるように、基板をベースプレート上に固定することができる。基板がベースプレート上へ設置されると、基板の微細構造は、薄膜形成の間、座部によってベースプレートから持ち上げられる。基板および座部は、薄膜形成の間、微細構造を密閉するための接触境界面を形成する。
【００１５】
１つの実施の形態においては、基板およびベースプレートは、ベースプレートの回転の間、高圧区域を生成するために接触境界面を包囲する空隙を形成する。高圧区域は、基板の裏面に形成された微細構造が接触されることをさらに防止する。
【００１６】
好ましくは、ベースプレートは、高圧区域からの空気力学的な移行を提供するために、空隙から外方かつ下方へ延びる円錐形側壁をさらに備えている。
【００１７】
１つの実施の形態においては、座部は、基板と接触するために、ベースプレートの周辺部分から突出した肩部または基板とベースプレートの周辺部分との間に配置されたスペーサーを備える。
【００１８】
本発明によると、ＭＥＭＳ素子製造プロセスの間の薄膜層の一時的保護プロセスが首尾よく排除され、従って、生産効率および歩留まりは大きく向上され、労力、材料等の製造コストが大きく低減される。新プロセスの要件を満たすために、基板上に形成された微細構造が効果的に保護され、ひいては、高性能ＭＥＭＳ素子が得られる支持装置が開発されている。
【００１９】
本発明のこれらおよびその他の局面および利点は、添付図面に関連して詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１（ａ）〜（ｈ）に示されるように、本発明の１つの実施の形態に従うＭＥＭＳ素子の製造方法は、最初に基板１１０を用意するステップを含む。基板１１０は、半導体シリコンウェーハのように、所望のＭＥＭＳ素子を形成するのに適した如何なる材料を用いてもよい。基板１１０は、微細構造がその上に形成されることになる裏面１１０ａ、およびこの裏面１１０ａの反対側にあり、圧電薄膜のような薄膜構造がその上に形成されることになる前面１１０ｂを有している。基板１１０は、約１０００℃〜１２００℃の温度まで加熱されることによって熱的に酸化され、その結果、図１（ｂ）に示されるように、基板１１０の裏面１１０ａおよび前面１１０ｂの両方に厚さ約１．２マイクロメートル（μｍ）の酸化ケイ素層１１２が形成される。
【００２１】
次のステップにおいて、所定のパターンを有するフォトレジスト膜（図示せず）が、フォトリソグラフィプロセスにより、基板１１０の裏面１１０ａおよび前面１１０ｂに形成される。酸化ケイ素層をフッ化水素酸およびフッ化アンモニウム水溶液で処理することにより、酸化ケイ素層中に開口１１４が形成される。
【００２２】
その後、フォトレジスト膜（図示せず）が除去され、基板１１０は、水酸化カリウム水溶液のような基板が可溶な溶液（図示せず）中に浸漬される。このようにして、開口１１４により露出される基板１１０の部分１１０ｃがエッチングされ得る。１つの例では、エッチング速度は、温度６０℃で毎時約１０μｍである。エッチング時間を制御することにより、基板１１０の残存厚さ１１０ｄは、約２μｍ〜６０μｍの厚さに形成できる。このステップの終了時に、複数の凹部１１０ｅ（例示用に１つだけ示してある）が基板１１０の裏面１１０ａに得られる。凹部１１０ｅは、図１（ｄ）に示されるような、所望の微細構造を形成する。
【００２３】
図１（ｅ）および１（ｆ）に示されるように、中間層１２２および第１の電極層１２４が、スパッタリングにより基板１１０の前面１１０ｂに成膜される。１つの実施の形態においては、中間層１２２は、厚さ約５０ｎｍのＴｉで形成され、第１の電極層１２４は、厚さ約０．５μｍのＰｔで形成される。
【００２４】
基板１１０の前面１１０ｂに圧電薄膜層を形成するために、圧電薄膜を形成する次のスピンコーティングプロセスの間、基板１１０を支持するための基板ホルダー２００が提供される。図２（ａ）、２（ｂ）および２（ｃ）にさらに詳細に示されるように、基板ホルダー２００は、ベースプレート２１０を備えている。ベースプレート２１０は、回転機（図示せず）に連結するために裏面に形成されたアダプタ２１２を有している。ベースプレート２１０の前面には、ベースプレート２１０の周辺部分から上方へ延びる座部２１４が形成されている。座部２１４は、基板１１０をその上に受け止めるために基板１１０の周辺部分１１０ｆに対応する寸法２１４ａを有している。
【００２５】
基板１１０がベースプレート２１０上へ設置されると、複数の凹部１１０ｅを有する微細構造は、座部２１４と基板１１０の周辺部分１１０ｆとの間の接触によりベースプレート２１０から間隔をおいて保持される。この形態のおかげで、周辺部分１１０ｆよりも強度および剛性において相対的に弱い微細構造１１０ｅは、以降の圧電薄膜形成ステップの間ベースプレート２１０と接触しない。
【００２６】
ベースプレート２１０に連結された３本のピン２１６ａ、２１６ｂおよび２１６ｃのような保持部材が、図２（ａ）および２（ｂ）に示されるように、基板１１０を包囲するために設けられている。２本のピン２１６ａおよび２１６ｂは、基板１１０の周縁部に沿って配置されており、第３のピン２１６ｃは、基板１１０の主要切欠き部に係合するように設置されている。ピン２１６ａ、２１６ｂおよび２１６ｃにより保持されているので、基板１１０とベースプレート２１０との間の相対的な側方および回転運動は妨げられ、その後、ベースプレート２１０の回転を基板１１０へ伝達することができ、それによって、基板１１０はベースプレート２１０の回転に従って回転可能である。
【００２７】
図１（ｇ）に示されるような次のステップにおいて、圧電性先駆物質溶液１２０が基板１１０の前面１１０ｂに滴下され、第１の電極層１２４の上に圧電膜が形成されるようにベースプレート２１０によって基板１１０が回転される。先駆物質溶液は圧電膜を形成するための組成要素を含んでおり、そこでは主成分を鉛−ジルコン酸塩−チタン（Ｐｂ−Ｚｒ−Ｔｉ、またはＰＺＴ）とするのが好ましい。１つの実施の形態においては、圧電膜は、厚さが約０．５〜２０μｍであり、Ｐｂ（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３のような、ＰｂＯが約１０〜２０原子％過剰なモルフォトロピック相境界（ＭＰＢ）近傍の組成を有している。圧電膜調製の詳細を以下説明する。
【００２８】
図１（ｇ）に示されるステップにおいて、順序は、基板１１０が最初に回転され、続いて回転の間に圧電膜が基板上に形成されるように基板上に先駆物質溶液１２０が滴下されるようにしてもよいことが理解されるべきである。
【００２９】
Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１:０.５２:０.４８の原子比を有する圧電性先駆物質溶液は、酢酸鉛三水和物（Ｐｂ［ＣＨ３ＣＯＯ］２）、ジルコニウムプロポキシド（Ｚｒ[ＯＣＨ（ＣＨ３）２]４）、およびチタンイソプロポキシド（Ｔｉ［ＯＣＨ（ＣＨ３）２］４）から調製される。２−メトキシエタノール（ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）が溶媒として用いられる。溶液濃度は０．４Ｍである。約３０重量％のポリエチレングリコールが溶液に添加される。
【００３０】
この実施の形態においては、圧電性先駆物質溶液１２０は、第１の電極層１２４上に滴下され、基板１１０は、約４５００ｒｐｍの速度で３０秒間回転される。先駆物質溶液は、基板上に湿潤膜を形成し、１１０℃で２分間乾燥され、続いて熱分解プロセスが４１０℃で１０分間行われる。上記の先駆物質溶液の滴下、乾燥および熱分解プロセスは３回繰り返され、形成された膜は、５６０℃で２０分間加熱される。さらに、先駆物質溶液の滴下、乾燥、熱分解プロセスおよび膜加熱プロセスは２回繰り返されてもよく、形成された最終的な圧電膜は、７００℃で５分間焼きなまされて、厚さ約１．５μｍの結晶化圧電膜１２６が得られる。
【００３１】
図１（ｈ）に示されるような次のステップにおいて、厚さ約０．２〜０．３μｍのＡｕ層１２８のような第２の電極が、スパッタリングにより圧電膜１２６上に形成される。Ａｕ層１２８は、基板の裏面に形成された微細構造との整合を確実にするための両面アライナーを用いたフォトリソグラフィ、続いてヨウ素水溶液およびヨウ化カリウム水溶液を用いたエッチングプロセスによりパターン成形される。圧電膜１２６は、例えば、ＨＮＯ３およびＨＦ酸溶液を用いるエッチングによりパターン成形してもよい。
【００３２】
上記の方法に従って形成されたＭＥＭＳ素子の性能を評価するため、１８０ｋＶ／ｃｍの電界が圧電薄膜に印加される。実験により、圧電膜が効果的に分極されて圧電特性を発揮することが示される。４．２ｍｍ×１．３５ｍｍ×０．０６ｍｍの寸法を有する試料ＭＥＭＳ素子の振動をレーザー振動計で検出した。２ｋＨｚで印加された５Ｖの電気信号の下で、ＰＺＴ膜の振動の大きさは約２４ｎｍである。
【００３３】
上記で例示される本発明の方法に従って形成された一般的なＭＥＭＳ素子に基づき、様々な特殊なタイプのＭＥＭＳ素子を付加的な製造ステップにより得ることができる。図３（ａ）に示されるような１つの例においては、膜構造のための以下の貫通エッチングプロセスにより片持ち梁構造圧電素子３５０が形成できる。この貫通エッチングプロセスは、ヨウ素およびヨウ化カリウム溶液を用いた頂部電極Ａｕ層３５８のエッチング、ＨＮＯ３およびＨＦ酸溶液による圧電薄膜３５６のエッチング、ならびにアルゴンイオンミルプロセスによる底部電極３５４およびその中間層のエッチングを含んでいる。ＣＦ４およびＨＢｒ／Ｃｌ２による反応イオンエッチングプロセスは、ＳｉＯ２層および薄いシリコン基板を貫通エッチングするために用いられる。上記のエッチングプロセスはすべて、膜構造の３つの側面３５１（１つの面のみを示してある）に沿って実行される。これらのエッチングプロセスの後、片持ち梁構造素子３５０を得ることができる。
【００３４】
図３（ｂ）に示される別タイプのＭＥＭＳ素子であるブリッジ構造圧電素子３６０は、上記で例示されたような膜構造のための貫通エッチングプロセスを、頂部電極層３６８、圧電薄膜層３６６、底部電極層３６４およびその中間層、ＳｉＯ２層、ならびに薄いシリコン基板それぞれにおいて続けることによって形成できる。３つの側面に沿って膜構造を貫通エッチングする代わりに、上記のすべての貫通エッチングステップは、膜構造のそれぞれの２つの側面３６１に沿って実行される。これらのエッチングプロセスの後、ブリッジ構造素子３６０を得ることができる。
【００３５】
図４（ａ）、４（ｂ）および４（ｃ）は、本発明の別の実施の形態に従って基板上に圧電薄膜を形成するために基板を支持するホルダー４００を示している。ホルダー４００は、ベースプレート４１０および回転用機械または駆動装置（図示せず）に取り付けるためにベースプレート４１０の裏面に形成されたアダプタ４１２を備えている。隆条部４１４がベースプレート４１０の前面から突出して形成されている。代わりに、隆条部は、同じ目的のために基板とベースプレートとの間に配置されたスペーサーの形状としてもよい。
【００３６】
使用時において、微細構造が表面に形成された基板１１０は、微細構造をベースプレート４１０に向けて、隆条部またはスペーサー４１４上に設置される。隆条部またはスペーサー４１４により持ち上げられているので、微細構造はベースプレート４１０から間隔を置いて配置される。この形態のおかげで、微細構造は、それに続く圧電薄膜形成ステップの間保護される。薄膜形成の間の微細構造に対する損傷および／または汚染のリスクは低減または防止できる。基板１１０の周縁部に係合して基板１１０とベースプレート４１０との相対的な回転を制限するために、３本の保持ピン４１６ａ、４１６ｂおよび４１６ｃが設けてある。
【００３７】
基板１１０の周辺部分とベースプレート４１０の前面との間に空隙４２０が形成される。ベースプレート４１０の頂面は、滑らかな空力移行部４１１と、基板１１０の周辺部分に隣接して伸びている円錐形壁４３０を有している。ベースプレート４１０および基板１１０の回転の間、周囲の空気圧よりも高い空気圧が空隙４２０中で形成される。従って、圧電薄膜形成の間に用いられる先駆物質溶液による微細構造との接触、損傷および／または汚染がさらに防止される。
【００３８】
図５（ａ）および５（ｂ）は、本発明のさらなる実施の形態に従って基板上に圧電薄膜を形成するために基板を支持するホルダー５００を示している。ホルダー５００は、基板を受け入れてこれを支持するために、図２（ａ）、２（ｂ）または４（ａ）、４（ｂ）において例示される構造と同様な前面構造を備えるベースプレート５１０を有している。ベースプレート５１０は平坦な裏面５１２を有している。従来の真空スピンチャック５０を、平坦な裏面５１２を介してベースプレート５１０に取り付けることができる。真空スピンチャック５０は、圧電薄膜層形成のために回転するためにホルダー５００そしてさらに基板を支える。
【００３９】
図６（ａ）〜６（ｄ）は、本発明の別の実施の形態に従ってＭＥＭＳ素子を製造する方法６００を示す。最初に、２つの基板６１０および６２０が用意され、各基板は、それぞれの裏面６１２、６２２、およびそれぞれの前面６１４、６２４を有している。微細構造６１２ａおよび６２２ａは、各基板の裏面６１２および６１４にそれぞれ形成される（図６（ａ））。すべての酸化ケイ素層はＨＦ酸を用いて剥離することができ、基板は、表面粗さを改善するために化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにより研磨される（図６（ｂ））。
【００４０】
次に、２つの基板６１０および６２０は、裏面６１２および６２２を互いに対面させて接合される（図６（ｃ））。２つの基板を接合するためにＳｉ−Ｓｉ融解結合プロセスを用いてもよく、これは約１０５０℃で４時間行われる。このようにして、接合基板構造が得られる。この実施の形態においては、２つの基板が接合され、これはその後の薄膜形成プロセスにおいて用いられる温度よりも高い温度に耐え得る。
【００４１】
その後、それぞれのＳｉＯ２層６１５および６２５、中間層６１６および６２６、ならびに第１の電極６１７および６２７が、第１の基板６１０および第２の基板６２０のそれぞれの前面６１４および６２４に形成される。ＳｉＯ２層は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスによって形成され、中間層および第１の電極は、スパッタリングによって形成される（図６（ｄ））。次いで、接合された第１および第２の基板は、支持および回転され、それによりそれぞれの第１の電極６１７および６２７上にそれぞれの圧電膜が形成される。図１（ａ）〜１（ｈ）に関連する上記の例示に従い、同様の乾燥、焼きなまし等を行ってもよい。結晶化圧電膜６１８および６２８を形成することができる。同様に、それぞれの圧電膜６１８および６２８上に第２の電極６１９および６２９が形成され、その結果、両面微細加工圧電素子が得られる。完成時、両面素子は、内部に空洞を有する接合基板を備える。各面で形成された圧電膜は、独立して制御できる。
【００４２】
それぞれの圧電膜６１８および６２８を形成する目的で、図２（ａ）、２（ｂ）、４（ａ）、４（ｂ）、５（ａ）および５（ｂ）に関連して上記で例示されるようなホルダーを、基板を支持し回転させるために用いることができる。図７に示されるような１つの実施の形態においては、はじめに前面６１４をホルダー６９０に向けて第１の基板６１０を支持することにより、第２の基板６２０の前面６２４を露出して、先駆物質溶液６８０を用いて回転の間に圧電膜６２８を成膜する。続いて前面６２４を装置に向けて第２の基板６２０を支持することにより、第１の基板６１０の前面６１４を露出して、先駆物質溶液６８０を用いて回転の間に圧電膜６１８を成膜する。
【００４３】
本発明の実施の形態を添付図面と関連して上記の詳細な説明中で例示してきたが、本発明は、開示された実施の形態に限定されず、特許請求の範囲により記述および列挙されるような本発明の精神を逸脱することなく、多数の再構成、修正、選択肢および代替が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の１つの実施の形態に従うＭＥＭＳ素子の製造方法を示す部分断面図である。
【図２（ａ）】本発明の１つの実施の形態に従って圧電薄膜層を形成するためのホルダーにより保持されている基板を示す平面図である。
【図２（ｂ）】図２（ａ）のＡ−Ａ側断面図である。
【図２（ｃ）】図２（ｂ）の部分拡大図である。
【図３】本発明に従って形成された具体的なＭＥＭＳ素子を示す断面図および斜視図である。
【図４（ａ）】本発明の別の実施の形態に従って圧電薄膜層を形成するためのホルダーを示す平面図である。
【図４（ｂ）】図４（ａ）のＡ−Ａ側断面図である。
【図４（ｃ）】図４（ｂ）の部分拡大図である。
【図５（ａ）】本発明のさらなる実施の形態に従って圧電薄膜層を形成するためのホルダーを示す平面図である。
【図５（ｂ）】図５（ａ）のＡ−Ａ側断面図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に従うＭＥＭＳ素子の製造方法を示す部分断面図である。
【図７】本発明の１つの実施の形態に従い、図６（ａ）〜（ｄ）に従うような素子を形成するための支持形態を示す断面図である。
【図１】
2005046996.tif 000003
【図２】
2005046996.tif 000004
【図３】
2005046996.tif 000005
【図４】
2005046996.tif 000006
【図５】
2005046996.tif 000007
【図６】
2005046996.tif 000008
【図７】
2005046996.tif 000009
【外国語明細書】
2005046996000001.pdf